电场敏感型PVA_PSS复合水凝胶的制备及性能研究

《电场敏感型PVA_PSS复合水凝胶的制备及性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文电场敏感型PVA/PSS复合水凝胶的制备及性能研究PREPARATIONANDCHARACTERIZATIONOFELECTRICFIELDSENSITIVEPVA/PSSCOMPOSITEHYDROGELS张贵平哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TB332学校代码：10213国际图书分类号：620密级：公开工学硕士学位论文电场敏感型PVA/PSS复合水凝胶的制备及性能研究硕士研究生：张贵平导师：冷劲松教授申请学位：工学硕士学科：材料学所在单位：航天学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Class

2、ifiedIndex:TB332U.D.C:620DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringPREPARATIONANDCHARACTERIZATIONOFELECTRICFIELDSENSITIVEPVA/PSSCOMPOSITEHYDROGELSCandidate：ZhangGuipingSupervisor：Prof.LengJinsongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialScienceAffil

3、iation：SchoolofAeronauticsDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要水凝胶是一类由亲水性聚合物链通过物理或化学作用连接构成的三维网络聚合物，这种独特的网络结构使水凝胶具有非常高的亲水性、良好的生物相容性以及与生物体组织类似的软物理特性，因此它常被应用在生物医学、组织工程、药物释放、软电子等诸多领域。而在水凝胶中，智能型水凝胶更是倍受关注。在各种智能水凝胶中，电场

4、敏感型水凝胶因电场易于施加且便于调控、可选择的材料种类多、合成/制备方法简单多样、应用领域以及前景广阔等优势一直受到国内外研究者们的青睐。本论文采用简单共混法把强聚电解质聚苯乙烯磺酸钠（PSS）复合到弱聚电解质聚乙烯醇（PVA）水凝胶中制备出了PVA/PSS半互穿网络聚合物水凝胶，并通过复合纳米材料（羧基化多壁碳纳米管）对其性能进行了改善。基于PVA与GA之间的羟醛缩合反应可以成功地制备出PVA-GA化学交联水凝胶，但这种水凝胶的电场敏感性很差。通过简单共混法在PVA-GA化学水凝胶制备过程中复合PSS可以显著提高水凝胶的电场敏感性，当

5、PSS/PVA=1/8时，水凝胶在电场（E=0.67V/mm）刺激60秒时的弯曲角度为47°，与不含PSS的水凝胶相比，提高了近12倍；而且在一定范围内，PSS含量越高，改善效果越好。但PSS的复合极大地减弱水凝胶的力学性能，当PSS/PVA=1/8时，在纯水中预溶胀平衡的水凝胶的弹性模量降低了近三分之一；而且随着PSS含量的增加，水凝胶的弹性模量逐渐降低。向PVA/PSS复合水凝胶中添加碳纳米管可以在一定程度上同时改善水凝胶的电场敏感性和机械性能，对前者的改善效果更明显，如C1水凝胶在电场（E=0.67V/mm）刺激60秒时的弯曲角度

6、为78°，与不含碳纳米管的C0相比，提高了20%以上。实验证明这种电场敏感型的复合水凝胶（PVA/PSS与CNT/PVS-PSS）可以用作能量转换装置，在人工肌肉以及化学阀等领域内具有应用潜力。关键词：电场敏感型水凝胶；聚乙烯醇；半互穿网络聚合物；碳纳米管I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractHydrogelisakindofthree-dimensionalnetworkpolymercomposedofhydrophilicpolymerchainsconnectedbyphysicalorchemicalconnecti

7、ons.Theuniquenetworkstructuremakeshydrogelsquitehydrophilic,bio-compatibleandsimilartotissuesoflivingorganisms.Therefore,hydrogelsareoftenusedinbio-medicine,tissueengineering,drugdelivery,softelectronicsandmanyotherfields.Inrecentyears,intelligenthydrogelshaveattractedmu

8、chattention.Inallkindsofintelligenthydrogels,electricfieldsensitivehydrogelshavebeenfavoredbyresearcher